《化工環(huán)境工程概論》課件 第四章

1、化工廢氣污染控制授課方式：講課教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解環(huán)境、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境保護(hù)的相關(guān)概念，及當(dāng)前世界環(huán)境問題的嚴(yán)峻形勢(shì)，進(jìn)而明確環(huán)境保護(hù)的重大意義。教學(xué)重點(diǎn)：1 環(huán)境與環(huán)境科學(xué)的定義、研究目的、對(duì)像及任務(wù)等； 2 當(dāng)前世界環(huán)境的主要問題及其發(fā)展前景。教學(xué)難點(diǎn)：環(huán)境污染及其對(duì)人體的危害。教學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)授課內(nèi)容：化工廢氣的來源、分類及特點(diǎn)（35分鐘）一、化工廢氣的來源（5分鐘）從各種化工及其有關(guān)過程中排放的含有污染物質(zhì)的氣體，統(tǒng)稱為化工廢氣。概括起來，化工廢氣來源主要有以下幾個(gè)方面：副反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行不完全所產(chǎn)生的廢氣。產(chǎn)品加工和使用過程中產(chǎn)生的廢氣，以及搬運(yùn)、破碎、篩分及包裝過程中產(chǎn)生的粉塵等。

2、生產(chǎn)技術(shù)路線及設(shè)備陳舊落后，造成反應(yīng)不完全，生產(chǎn)過程中不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生的分灰塵等。開停車或因操作失誤，指揮不當(dāng)，管理不善造成廢氣的排放?；どa(chǎn)中排放的某些氣體，在光或雨的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也能產(chǎn)生有害氣體。二、化工廢氣的分類（10分鐘）按照所含污染物性質(zhì)的不同，化工廢氣可分為三類：第一類為含有無機(jī)污染物的化工廢氣，廢氣含有SO2、H2S、CO等無機(jī)物，主要來自氮肥、磷肥、無機(jī)酸、無機(jī)鹽等制造業(yè)；第二類為有機(jī)廢氣，廢氣中含有苯系物、酚、醛、醇等，主要來自有機(jī)原料及合成材料、農(nóng)藥、染料、涂料等行業(yè)；第三類為既含無機(jī)物與含有有機(jī)物的廢氣，大部分石油煉制和石油化工排放的廢氣屬于這一類。三、化工廢氣

3、的特點(diǎn)（5分鐘）1、種類繁多：由于化學(xué)工業(yè)行業(yè)比較多，加上每一種行業(yè)所用的化工原料千差萬別，造成化工廢氣種類繁多。2、組成復(fù)雜、具有一定毒性：化工廢氣中常含有多種復(fù)雜的有毒成分，有些還具有“三致”特性（致畸，致癌，致突變）和惡臭。3、污染物濃度高：由于設(shè)備陳舊、管理不善、操作水平差等原因，都可能導(dǎo)致原料流失嚴(yán)重，致使廢氣中污染物濃度過高。4、污染面廣、危害性大：我國有6000多個(gè)化工企業(yè)，其中以中、小型占絕大多數(shù)，他們一般都工藝落后、設(shè)備力量薄弱，以賺錢為主要目標(biāo)，能源原料消耗高而治理卻很少。5、廢氣污染物難以治理：化工和石化廢氣組成復(fù)雜，污染物濃度變化大，難以治理。四、化工廢氣主要污染物目前

4、對(duì)環(huán)境和人類產(chǎn)生危害的大氣污染物約有100種左右。在化工行業(yè)中，具有普遍性的污染物有顆粒大氣污染物主要可以分為兩類，即天然污染物和人為污染物，引起公害的往往是人為污染物，它們主要來源于燃料燃燒和大規(guī)模的工礦企業(yè)。具有普遍性的污染物有顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏取Ｏ旅娼榻B幾種主要的大氣污染物的性質(zhì)、來源及其危害：1顆粒物顆粒物是指除氣體之外的包含于大氣中的物質(zhì)，包含各種各樣的固體、液體和氣溶膠，其粒范圍約為0. 002100m。若按粒子的粒徑大小分，可分為總懸浮顆粒物，飄塵和降塵；若按來源和物理性質(zhì)分，可分為粉塵、煙、飛灰、黑煙和霧?？倯腋☆w粒物(TSP)：是飄浮在大氣中的各種粒子的

5、總稱，絕大多數(shù)是粒徑在100m以下的微小固體顆粒和液粒，是目前大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)中的一個(gè)通用的重要污染指標(biāo)。主要來源于燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵、生產(chǎn)過程中粉塵以及氣態(tài)污染物經(jīng)過復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)在空氣中生成的鹽類顆粒等。降塵：一般指粒徑大于10m的粒子，在自身的重力作用會(huì)很快沉降下來，所以將這部分的微粒稱為降塵。單位面積的降塵量可作為評(píng)價(jià)大氣污染程度的指標(biāo)之一。飄塵：能在大氣中長(zhǎng)期飄浮的懸浮物質(zhì)稱為飄塵。其粒徑主要是小于10m的微粒。由于飄塵粒徑小，質(zhì)量輕，能被人直接吸入呼吸道內(nèi)造成危害；又由于它能在大氣中長(zhǎng)期飄浮，易將污染物帶到很遠(yuǎn)的地方，導(dǎo)致污染范圍擴(kuò)大，同時(shí)在大氣中還可以為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)載體。因此

6、，飄塵是從事環(huán)境科學(xué)工作者所注目的研究對(duì)象之一。粉塵(dust)：粉塵系指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體粒子，能因重力作用發(fā)生沉降。粉塵的粒徑范圍一般為1200m左右。煙(fume)：煙一般指由冶金過程中形成的固體粒子的氣溶膠，煙的粒子尺寸很小，一般為0.011m左右。飛灰(fly ash)：飛灰是指燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣飛出的分散較細(xì)的灰分。黑煙(smoke)：黑煙一般指由燃料產(chǎn)生的能見氣溶膠。霧（fog)：霧是氣體中液滴懸浮體的總稱。在工程中，霧一般泛指小液體粒子。2硫化物硫常以二氧化硫和硫化氫的形式進(jìn)入大氣。其中會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響的主要硫氧化物，主要是二氧化硫和三氧化硫，也包括三氧化二硫，一氧化硫等

7、。大氣中的硫主要有人為排放和天然排放兩種主要來源。其中天然2/3的硫來自天然源。其中以細(xì)菌活動(dòng)產(chǎn)生的硫化氫最為主要，硫化氫又會(huì)進(jìn)一步被氧化為SO2；人為源產(chǎn)生的硫氧化物主要是有燃燒含有硫的煤和石油等燃料產(chǎn)生的，此外金屬冶煉廠、硫酸廠等也排放相當(dāng)數(shù)量的硫氧化物氣體。一般1噸煤中含硫5-50Kg，1噸石油中含硫5-30Kg。主要危害有以下幾點(diǎn)：SO2和飄塵具有協(xié)同效應(yīng)，結(jié)合起來危害更大；二氧化硫在空氣中易被氧化成三氧化硫，遇水蒸汽時(shí)形成硫酸霧，導(dǎo)致呼吸道抵抗力減弱，引起上呼吸道發(fā)生感染產(chǎn)疾患；SO2是形成酸雨的主要因素；SO2形成的硫酸鹽在大氣中穩(wěn)定性好，能飄移至1000km以外，造成區(qū)域性污染；

8、在太陽紫外線的照射下，會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成SO3和硫酸霧，降低大氣能見度。氮氧化物： 是氮的氧化物的總稱，包括氧化亞氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。 3氮氧化物氮氧化物主要是一氧化氮、二氧化氮，還有一氧化二氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等，造成大氣污染的主要是前二者。大氣中的氮氧化物主要也有人為排放和天然排放兩種主要來源。天然排放的NOx主要來自土壤和海洋中有機(jī)物的分解，屬于自然界的氮循環(huán)過程。認(rèn)為排放的NOx主要來自重油、汽油、煤炭、天然氣等礦物燃料在高溫條件下的燃燒。此外生產(chǎn)和使用硝酸的工廠也排放一定數(shù)量的氮氧化物。高濃度的氮氧化物呈棕黃色，當(dāng)含大量氮氧化物的氣體排出時(shí)，看

9、上去象一條黃龍騰空，故也有人稱之為“黃龍”。 氮氧化物對(duì)環(huán)境的損害作用極大：對(duì)人體的損害：一氧化氮會(huì)使人的中樞神經(jīng)受損，引起痙攣和麻痹；二氧化氮是一種刺激性氣體，其毒性是一氧化氮的4-5倍，可直接進(jìn)入肺部，削弱肺功能，損害肺組織，二氧化氮被吸收后變?yōu)橄跛崤c血紅蛋白結(jié)合變性血紅蛋白，可降低血液輸送氧氣的能力，同時(shí)對(duì)心、肝、腎和造血器官也有影響；NOx是形成酸雨的主要物質(zhì)之一；是形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)；能與臭氧反應(yīng)生成NO2和O2，是臭氧濃度降低，導(dǎo)致臭氧層的耗損。碳?xì)浠衔铮?是以碳元素和氫元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烴類氣體。4碳?xì)浠衔?碳?xì)浠衔锇ㄖ咀鍩N、脂環(huán)烴、芳香烴。脂肪族烴

10、包括烷、烯、炔烴，在常溫下隨碳原子多少而呈氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。大氣中的碳?xì)浠衔锎蟛糠謥碓从谥参锏姆纸?，認(rèn)為排放主要是由廣泛應(yīng)用石油和天然氣燃料的不充分燃燒造成的。因此，煉油廠、石油化工廠、以油(氣)為燃料的電廠或工業(yè)鍋爐、汽油機(jī)車、柴油機(jī)車等是碳?xì)浠衔锏闹匾廴驹?。碳?xì)浠衔锸切纬晒饣瘜W(xué)煙霧的主要成分；多環(huán)芳烴中有不少物質(zhì)被認(rèn)為是致癌物質(zhì)，經(jīng)研究和動(dòng)物試驗(yàn)表明，這些物質(zhì)中3，4-苯并芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)。5碳氧化合物碳的氧化物： 主要包括一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳(CO)是無色、無臭的有毒氣體。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以在大氣中停留較長(zhǎng)時(shí)間。CO在一定條件下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，然而其轉(zhuǎn)變速率很低。一般

11、城市空氣中的CO水平對(duì)植物及有關(guān)的微生物均無害，但對(duì)人類則有害，因?yàn)樗芘c血紅蛋白作用生成羧基血紅素。實(shí)驗(yàn)證明，一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合能力比氧與血紅蛋白的結(jié)合能力大200300倍，因此，它能使血液攜帶氧的能力降低而引起缺氧。CO主要是由含碳物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的，天然源較少。二氧化碳(CO2)是一種無毒的氣體，對(duì)人體無顯著危害作用。在大氣污染問題中，CO2所以引起人們的普遍關(guān)注，原因在于它能引起全球性環(huán)境的演變：如使全球氣溫逐漸升高，生態(tài)系統(tǒng)和氣候發(fā)生變化等。CO2的人為源主要是礦物燃料的燃燒過程。6含鹵素化合物大氣中以氣態(tài)存在的含鹵素化合物大致可分為以下三類：鹵代烴，其它含氯化合物、氟化物。

12、(1) 鹵代烴：大氣中鹵代烴包括鹵代脂肪烴和鹵代芳烴。鹵代烴的主要人為源如三氯甲烷(CHCl3)、二氯乙烷(CH3CHCl2)、四氯化碳(CCl4)、氯乙烯(C2H3Cl)、氯氟甲烷(CFM)等是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料和中間體。在生產(chǎn)和使用過程中因揮發(fā)而進(jìn)入大氣。海洋也排放相當(dāng)?shù)娜燃淄椤?(2) 其他含氯化合物：大氣中含氯的無機(jī)物主要是氯氣(C12)和氯化氫(HCl)。氯氣(Cl2)主要由化工廠、塑料廠、自來水凈化廠等產(chǎn)生，火山活動(dòng)也排放一定量的Cl2。氯化氫主要來自鹽酸制造、廢水焚燒等。氯化氫在空氣中可形成鹽酸霧；除硫酸和硝酸外，鹽酸也是構(gòu)成酸雨的成分。(3) 含氟廢氣

13、：主要是指含HF和SiF4的廢氣。主要來源于煉鋁工業(yè)、鋼鐵工業(yè)以及黃磷、磷肥和氟塑料生產(chǎn)等化工過程。氟化氫對(duì)人的呼吸器官和眼結(jié)膜有強(qiáng)烈的刺激性，長(zhǎng)期吸入低濃度的HF會(huì)引起慢性中毒。目前在氟污染地區(qū)氟對(duì)人體健康的危害通常以植物為中間介質(zhì)，即植物吸收大氣中氟并在體內(nèi)積累，然后通過食物鏈進(jìn)入人體產(chǎn)生危害，最典型的是引起牙齒酸蝕的“斑釉齒癥”和使骨骼中鈣的代謝紊亂的“氟沉著癥”。五、化工廢氣中主要污染物的影響（15分鐘）大氣中的污染物對(duì)環(huán)境和人體都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，可以通過各種途徑降到水體、土壤和作物中影響環(huán)境，并通過呼吸、皮膚、食物、飲用水等進(jìn)入人體，對(duì)人體的健康和生態(tài)環(huán)境造成直接的近期或遠(yuǎn)期的危害

14、。六、大氣污染物的治理技術(shù)各種生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的空氣污染物，按其存在狀態(tài)可分為兩大類：其一是氣溶膠態(tài)污染物，如粉塵、煙塵、霧滴等顆粒狀污染物；其二是氣態(tài)污染物，如SO2、NOx、CO等分子態(tài)污染物。前者可利用其質(zhì)量較大的特點(diǎn)，通過外力的作用，將其分離出來，通常稱為除塵；后者則要利用污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過采用冷凝、吸收、吸附、燃燒、催化等方法進(jìn)行處理。第二節(jié) 除塵技術(shù)（40分鐘）一、粉塵的特性（20分鐘）粉塵本身固有的各種物理、化學(xué)性質(zhì)叫做粉塵特性。粉塵具有許多不同的特性，與防塵方法關(guān)系最密切的有顆粒尺寸和密度，此外還有比電阻率、粘附性、粒子形狀、親水性、腐蝕性、磨損性、爆炸性、毒性等等

15、。1粒子大小粉塵的顆粒大小不同，不但對(duì)人體和環(huán)境的危害不同，而且對(duì)粉塵的吸捕方法以及除塵器的除塵機(jī)理和性能都有很大影響，所以，粒徑是粉塵的最基本特性之一。粉塵的粒徑是表征粉塵顆粒大小的代表性尺寸。對(duì)球形塵粒來說，是指它的直徑。實(shí)際的塵粒大多是不規(guī)則的，一般也用“粒徑”來衡量其大小，然而此時(shí)的塵粒只能根據(jù)賦予的定義用某一個(gè)有代表性的尺寸作為它的粒徑。同一粉塵按不同定義所得的粒徑，不但數(shù)值不同，應(yīng)用場(chǎng)合也不一樣。因此，在使用粉塵粒徑時(shí)，必須了解所采用的粒徑含義。在選取粒徑測(cè)定方法時(shí)，除需考慮方法本身的精度、操作難易及費(fèi)用等因素外，還應(yīng)特別注意測(cè)定的目的和應(yīng)用場(chǎng)合。幾種常用的粉塵粒徑：有投影粒徑（用

16、顯微鏡法直接觀測(cè)時(shí)測(cè)得的粒徑為投影粒徑。根據(jù)定義不同，分為定向粒徑、定向面積等分粒徑和投影圓等值粒徑）；斯托克斯粒徑（指與被測(cè)塵粒密度相同、沉降速度相同的球形粒子直徑）；空氣動(dòng)力粒徑（指與被測(cè)塵粒在空氣中的沉降速度相同、密度為1g/cm3的球形粒子直徑）。斯托克斯粒徑和空氣動(dòng)力粒徑是除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的兩種粒徑。粉塵經(jīng)常是由大小不同的粒子所組成，為了表示出其中各種粒徑粒子的多少，通常以各種粒徑的粒子在全部粒子中的分級(jí)分率來說明，粉塵的粒徑分布(也稱粒徑的頻率分布)叫做分散度，可用分級(jí)分布曲線表示，分級(jí)分布曲線是表示每種粒徑的粒子占全部粒子總數(shù)的分率f與其粒子的粒徑x之間的關(guān)系，即f曲線，又稱為

17、頻率分布曲線。另外，粒子的組成情況也可以用積分分布曲線的形式表示，他反映大于某粒徑的塵粒占全部塵粒的分率R與此粒徑x之間的關(guān)系，即R曲線。又稱為累積分布曲線。見圖4-2。粉塵的分散度高，即表示小粒徑粉塵占的比例大，反之則小。粉塵的分散度不同，對(duì)人體的危害以及除塵機(jī)理和所采取的除塵方式也不同。因此，掌握粉塵的分散度是評(píng)價(jià)粉塵危害程度，評(píng)價(jià)除塵器性能和選擇除塵器的基本條件。2塵粒的密度塵粒的密度對(duì)于重力除塵及離心除塵等裝置的性能有很大影響。塵粒的密度有視密度和真密度之分。自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量稱為視密度或堆積密度(或稱容積密度)（堆積密度是指包括粉塵粒子內(nèi)部空隙和粉體粒子之間氣體空間在內(nèi)

18、的粉體密度，用符號(hào)b表示），它與粉塵的貯運(yùn)設(shè)備和除塵器灰斗容積的設(shè)計(jì)有密切關(guān)系；密實(shí)狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量稱為真密度（粉塵的真密度是指將吸附在粉塵粒子凹凸表面、內(nèi)部空隙以及粒子之間的空氣排除以后測(cè)得顆粒自身的密度，用符號(hào)p表示），它對(duì)機(jī)械類除塵器(如重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器)的工作和效率具有較大的影響。例如，對(duì)于粒徑大、真密度大的粉塵可以選用重力沉降室或旋風(fēng)除塵器，而對(duì)于真密度小的粉塵，即使粒徑較大也不宜采用這種類型的除塵器。粉塵的視密度比真密度要小得多，粉塵間隙的體積占總體積的分率成為空隙率（）（是指粉塵之間的空隙體積與包含空隙和粉體在內(nèi)的總體積之比）?？障堵蚀髣t視密度小，視密度

19、與真密度相差越大，粉塵也越容易飛揚(yáng)。b=（1-）p可見，對(duì)同一種粉塵而言，bp。如硅酸鹽水泥塵（0.791m），其p3.12 kg/cm3，b1.50 kg/cm3；煤燃燒產(chǎn)生的飛灰粒子（0.75.6m），其p2.20 kg/cm3，b1.07 kg/cm3。對(duì)一定種類的粉塵，p為定值，而b則隨而變化。值與粉塵種類、粒徑、充填方式等因素有關(guān)。粉塵越細(xì)，吸附的空氣就越多，則值愈大；在擠壓或振動(dòng)過程中充填，值減小。3塵粒的電阻率粉塵的電阻率對(duì)電除塵器和過濾除塵裝置的效率有很大的影響，最有利的電捕集范圍為10421010cm。當(dāng)粉塵的比電阻不利于電除塵器捕塵時(shí)，需要采取措施來調(diào)節(jié)粉塵的比電阻，使其處

20、于適合電捕集的范圍。改變塵粒電阻率的常用方法有：調(diào)節(jié)溫度：一般溫度越高則電阻越大；加入水分：如采取噴霧增濕，加濕后塵粒導(dǎo)電率增加而電阻率降低；添加化學(xué)藥品：添加化學(xué)藥品可調(diào)節(jié)塵粒電阻，如在煙氣中加入導(dǎo)電添加劑三氧化硫，可降低粉塵的電阻。二、除塵效率及壓力損失（10分鐘）從含塵氣流中將粉塵分離出來并加以捕集的裝置稱為除塵裝置或除塵器。除塵裝置的主要性能是用除塵效率和壓力損失來表示。除塵器效率是評(píng)價(jià)除塵器性能的重要指標(biāo)之一。含塵氣體通過除塵器時(shí)所捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵器的粉塵總量的百分?jǐn)?shù)稱為除塵器全效率，以表示。它是指除塵器從氣流中捕集粉塵的能力，常用除塵器總除塵效率，分級(jí)除塵效率、通過率等表示。

21、1總除塵效率的計(jì)算（1）根據(jù)除塵器進(jìn)口、出口管道內(nèi)煙氣的流量和煙塵濃度計(jì)算已知?dú)怏w進(jìn)除塵裝置時(shí)的含塵流量為s1（g/s），氣體含塵濃度為c1（g/m3），除塵裝置出口的含塵流量為s2（g/s），氣體含塵濃度為c2（g/m3），則除塵器除塵總效率（eta艾塔）為：如果除塵器進(jìn)口處的氣體流量為Q1（m3/s），出口處的氣體流量為Q2（m3/s），則除塵器除塵總效率也可表示為： 若除塵器完全密閉，穩(wěn)態(tài)等溫操作，則進(jìn)出除塵器的氣體量不變，即Q1Q2時(shí)，則上式可變?yōu)椋海?）根據(jù)除塵器進(jìn)口或出口管道內(nèi)煙氣流量、煙塵濃度和除塵器灰斗收集的塵量計(jì)算 式中：Mc除塵器灰斗收集的塵量，kg/h。（3）兩級(jí)除塵時(shí)總

22、效率的計(jì)算采用二級(jí)除塵時(shí)，其總效率可按下式計(jì)算： 式中：1、2分別為第一級(jí)、第二級(jí)除塵器的除塵效率，%應(yīng)當(dāng)注意，兩個(gè)型號(hào)相同的除塵器串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于它們處理粉塵的粒徑不同，1和2是不相同的。2分級(jí)除塵效率的計(jì)算總除塵效率是除塵器在一定運(yùn)行工況下對(duì)某種特性粉塵的總捕集效果。但是，對(duì)粒徑分布不同的粉塵和同一特性粉塵中不同粒徑的粒子，除塵器的具有不同的除塵效率。例如有的旋風(fēng)除塵器處理40m以上的粉塵時(shí)，效率接近100%，處理5m以下的粉塵時(shí)，效率會(huì)下降到40%左右。因此，只給出除塵器的全效率對(duì)工程設(shè)計(jì)是沒有意義的，必須同時(shí)說明試驗(yàn)粉塵的真密度和粒徑分布或該除塵器的應(yīng)用場(chǎng)合。要正確評(píng)價(jià)除塵器的除塵效果

23、，必須按粒徑標(biāo)定除塵器效率，這種效率稱為分級(jí)效率，用i表示，i表示粒徑的大小。一般粒徑越大，則去除越容易，分級(jí)率越高；而粒徑越小，捕集越困難，分級(jí)除塵效率也越低。（1）根據(jù)除塵器的進(jìn)口煙塵和除塵器收塵中某一粒級(jí)的頻率密度來計(jì)算式中：分級(jí)效率，%；fc，fi除塵器灰斗收入塵和進(jìn)口塵某一級(jí)的頻率密度，%。（2）根據(jù)除塵器的進(jìn)、出口煙塵某一粒級(jí)的頻率密度來計(jì)算 式中：f0除塵器出口塵的某一級(jí)的頻率密度。（3）分級(jí)效率的表示方法： 式中：d粒徑，m；和m為由實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)，分級(jí)效率i隨和m值的增大而提高。（3）透過率P。一些除塵器的除塵效率非常高，可達(dá)99以上，總效率的變化難以判斷除塵效果及排放對(duì)環(huán)境

24、效應(yīng)的影響，有時(shí)用從除塵器中逃逸的粉塵質(zhì)量與進(jìn)入的粉塵質(zhì)量之比的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即透過率P來表示： (423)如兩臺(tái)除塵器的除塵效率分別為99.9和99.0，則前者P0.1，后者P1.0，后者的透過率為前者的10倍。（4）除塵器串聯(lián)運(yùn)行的除塵總效率。設(shè)1，2，n分別為第1，2，n級(jí)除塵器的除塵效率，則n級(jí)除塵器串聯(lián)后的總除塵效率為： (424)3除塵效率與處理煙氣量的關(guān)系此外，每一種形式的除塵裝置，都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的處理氣體量QH，高于或低于此值都會(huì)影響除塵效率；氣體的含塵濃度對(duì)于除塵效率也有影響。各種形式的除塵器都具有各自的特點(diǎn)，為了發(fā)揮不同類型除塵器的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際上常常采用組合的方式，將低效率的除塵裝

25、置放在前面高效率的除塵裝置放在后面。如將幾臺(tái)同類型的除塵裝置串聯(lián)使用，則總除塵效率可用下式計(jì)算： 總1（1i）n式中：總總除塵效率；1第一級(jí)裝置的除塵效率；2從第一級(jí)裝置排出的粉塵，在第二級(jí)裝置內(nèi)的除塵效率；n除塵裝置的個(gè)數(shù)。4壓力損失除塵器壓力損失是指除塵器氣體進(jìn)出口壓強(qiáng)差，單位Pa，即指含塵氣體通過除塵器的阻力，為除塵器的重要性能之一，其值當(dāng)然越小越好。壓力損失的來源有：氣體的黏滯性、器壁的粗糙度、氣體在除塵器內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流等。其計(jì)算多由經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)式來確定： W2.7310-5QP式中：W耗電量，kWh；Q氣體流量，m3/h；P壓力損失，Pa。三、各種塵粒爆炸濃度的下限（10分鐘）某

26、些塵粒在氣體中達(dá)到一定的濃度就可能引起爆炸。對(duì)于一定的物質(zhì)來說，顆粒越小，則表面積越大，那么表面能也就越大。由于粉塵具有這么高的表面能，同大塊的物料相比，它就很容易發(fā)生物理變化或化學(xué)變化將其能量釋放出來。所以，這些平時(shí)看起來微不足道的細(xì)小粉塵一遇適宜的條件，與空氣充分混合，遇火后，它就會(huì)迅速地發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng)，在瞬間放出巨大的能量，這樣一個(gè)令人懼怕的事面粉爆炸也就隨之發(fā)生。不光是面粉，凡是易燃燒的粉塵如可可、軟木、木材、輕橡膠、皮革、塑料，以及幾乎所有的有機(jī)化合物和各種無機(jī)材料如硫、鐵、鎂、鈷等的粉塵，如果這些粉塵在空氣中達(dá)到一定的濃度時(shí)，只要一遇到明火，即使是星星之火，也會(huì)引起一場(chǎng)軒然大波

27、發(fā)生劇烈的爆炸，而且有時(shí)這些細(xì)塵的爆炸也決不亞于炸彈的破壞作用。四、除塵裝置1除塵裝置的分類除塵器按照除塵的主要機(jī)理，習(xí)慣上可分為以下四類。（1）機(jī)械式除塵器：它是在質(zhì)量力(重力、慣性力、離心力)的作用下，使粉塵與氣流分離沉降的裝置，通常分為三類：重力除塵器（重力沉降室）、慣性力除塵器（慣性分離器）、離心力除塵器（旋風(fēng)除塵器）。其中最簡(jiǎn)單、廉價(jià)、易于操作維修的便是重力沉降室。重力沉降室是利用重力沉降作用使粉塵從氣流中分離的裝置，如圖4-1所示，圖中L、H、B分別為沉降室的長(zhǎng)、高、寬。當(dāng)含塵氣流進(jìn)入后，由于流通面積擴(kuò)大，流速下降，塵粒借本身重力作用以沉降速度vs向底部緩慢沉降，同時(shí)以氣流在沉降室

28、內(nèi)的水平速度vo繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。如果氣流通過沉降室的時(shí)間大于或等于塵粒從頂部沉降到底部所需的時(shí)間，則具有沉降速度為vs的塵粒能夠全部沉降。重力沉降室一般能捕集4050m以上而不宜捕集20m以下的塵粒，它的除塵效率低，一般僅為40-70，且設(shè)備龐大。但壓力損失小，p50150Pa，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，使用方便，維護(hù)管理容易，適用于顆粒粗、凈化密度大、磨損強(qiáng)的粉塵。一般作為多級(jí)凈化系統(tǒng)的預(yù)處理。慣性除塵器是利用慣性力作用使粉塵從氣流中分離的裝置，其工作原理是以慣性分離為主，同時(shí)還有重力和離心力的作用。慣性除塵器一般分為回轉(zhuǎn)式和碰撞式兩類，阻擋物用檔板、槽形條等，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖42。圖中，(a)和(

29、c) 分別為回轉(zhuǎn)式和百葉窗式，其原理都是因含塵氣流發(fā)生回轉(zhuǎn)，塵?？繎T性力作用后直接進(jìn)入下部灰斗中。(b)和(d)均為碰撞式，當(dāng)粉塵借慣性力撞擊到擋板上后，慣性力消失，塵粒依靠重力作用落入灰斗。含塵氣流的流速越高，方向轉(zhuǎn)變角度越大，轉(zhuǎn)彎次數(shù)越多，慣性除塵器的除塵效率越高。但流動(dòng)阻力也相應(yīng)增大，一般為3001000Pa。由于氣流轉(zhuǎn)彎次數(shù)有限，并且考慮壓力損失不宜過高，一般除塵效率不高。如果采用濕式慣性除塵器，即在擋板上淋水形成水膜，可以提高除塵效率。慣性除塵器適用于非粘結(jié)性和非纖維性粉塵的去除，以免堵塞。宜用于凈化密度和顆粒直徑較大的金屬或礦物粉塵。常用于除塵系統(tǒng)的第一級(jí)，捕集1020m以上的粗塵

30、粒。另一種設(shè)備是旋風(fēng)除塵，旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心力使粉塵從含塵氣流中分離的裝置。旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，效率適中(8090)，阻力約1000Pa左右，適于凈化密度較大、粒度較粗（10m）的非纖維性粉塵，應(yīng)用最為廣泛，在多級(jí)除塵系統(tǒng)中作為前級(jí)預(yù)除塵。旋風(fēng)除塵器一般由筒體和錐體，進(jìn)氣管和排氣管及密封灰斗組成，結(jié)構(gòu)如圖47所示。由進(jìn)氣口切向進(jìn)入的含塵氣流沿筒體內(nèi)壁從上向下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)錐體底部的回流區(qū)后轉(zhuǎn)而向上，在中心區(qū)旋轉(zhuǎn)上升，最后經(jīng)排氣管向外排出。一般將沿外圈向下旋轉(zhuǎn)的氣流稱為外旋流，而將中心旋轉(zhuǎn)向上的氣流稱為內(nèi)旋流，兩者的旋轉(zhuǎn)方向相同。由于實(shí)際氣體具有粘性，外旋流是旋轉(zhuǎn)向下的

31、準(zhǔn)自由渦流，同時(shí)有向心的徑向運(yùn)動(dòng)；內(nèi)旋流是旋轉(zhuǎn)向上的強(qiáng)制渦流，同時(shí)有離心的徑向運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)氣流中的塵粒依靠離心力向外移動(dòng)，達(dá)到筒體內(nèi)壁后在氣流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。旋風(fēng)除塵器設(shè)備簡(jiǎn)單、占地小、效率高、適合處理較高濃度煙氣，但是壓力損失大、不適于腐蝕性氣體。（2）濕式（洗滌式）除塵器：在除塵設(shè)備內(nèi)水通過噴嘴噴成霧狀，當(dāng)含塵煙氣通過霧狀空間時(shí)，因塵粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用，塵粒隨液滴降落下來。這種除塵設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、阻力較小、操作方便。其突出的優(yōu)點(diǎn)是除塵設(shè)備內(nèi)設(shè)有很小的縫隙和孔口，可以處理含塵濃度較高的煙氣而不會(huì)導(dǎo)致堵塞。又因?yàn)樗鼑娏艿囊旱屋^粗，所以不需要霧狀噴嘴，這樣運(yùn)行更可

32、靠，噴琳式除塵設(shè)備可以使用循環(huán)水，直至洗液中顆粒物質(zhì)達(dá)到相當(dāng)高的程度為止，從而大大簡(jiǎn)化了水處理設(shè)施。這種除塵設(shè)備除塵效率高、不受溫度濕度限制，它的缺點(diǎn)是設(shè)備體積比較龐大，需用水量比較多，有污水二次污染，。也稱濕式洗滌器，包括各種噴霧洗滌器、旋風(fēng)水膜除塵器和文丘里洗滌器等。（3）電除塵器：靜電分離是利用靜電力，使粉塵從氣體中分離而得到凈化的方法，可用于分離0.11.0m之間的低速粒子。粒子的靜電分離有兩種形式：一種是自身帶電粒子在捕塵體上發(fā)生的電力沉降，如粉塵粒子在機(jī)械加工、粉碎、篩分、輸送等過程常帶上電荷，當(dāng)粉塵與捕塵體雙方所帶電荷相反，其強(qiáng)度足以使粒子離開其流動(dòng)路線時(shí)，則有可能使它被附近的捕

33、塵體吸引捕獲。這種分離方式主要發(fā)生在洗滌器和過濾式除塵器中，液體霧化過程及濾料常帶有電荷。但是，粒子或捕塵體自身所帶電荷是有限的。另一種則是含塵氣流通過電暈放電的高壓電場(chǎng)時(shí)，顆粒荷電，從而在電場(chǎng)力（庫侖力）作用下，使荷電粒子在集塵電極上發(fā)生的電力沉降。這種分離方式主要用于電力除塵器，其除塵機(jī)理如圖43所示。靜電分離是在針狀電極和平板狀電極(圓筒形)之間通過較高的直流電壓，使之產(chǎn)生電場(chǎng)和發(fā)生電暈放電。針狀電極稱為放電電極，又稱電暈電極，為負(fù)極；接地的平板狀電極稱為集塵極，為正極。在電場(chǎng)的作用下，運(yùn)動(dòng)的自由電子在兩極之間形成了微弱電流。電壓越高，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電暈極附近自由電子的運(yùn)動(dòng)速度越快。高速

34、運(yùn)動(dòng)的自由電子撞擊中性氣體分子使之電離，產(chǎn)生大量正、負(fù)離子和自由電子，使極間電流(電暈電流)急劇增大，在電暈極附近發(fā)生電暈放電，形成了電暈區(qū)。正離子與針狀電極立即中和消失。負(fù)離子和自由電子受電場(chǎng)力的作用向集塵電極移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞接觸而結(jié)合在一起，使塵粒荷電。帶負(fù)電荷的粉塵在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下向集塵極轉(zhuǎn)移，最后附著在集塵極上而與氣流分離。電除塵有干法清灰和濕法清灰兩種型式。其特點(diǎn)是除塵效率高(特別是濕法清灰)，壓力損失小，能耗低，但消耗鋼材多（電除塵設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)是鋼結(jié)構(gòu)，全部由型鋼焊接而成），投資高。適用于處理低濃度氣體。（4）過濾式除塵器：它是利用含塵氣流體通過多孔濾料層或網(wǎng)眼物體進(jìn)行

35、分離的裝置，包括顆粒層過濾器等、袋式過濾器。這類除塵器的特點(diǎn)是除塵效率很高，袋式除塵器的效率可高達(dá)99.9以上，但流動(dòng)阻力也很大，能耗高。過濾式除塵器中最常用的袋式濾塵器，對(duì)直徑1m顆粒的去除率多接近100，它使含塵氣體，通過懸掛在袋室上部的織物過濾袋而被除去，這種方法效率高，操作方便，適應(yīng)于含塵濃度低的氣體；其缺點(diǎn)是維修費(fèi)高，不耐高溫高濕氣流。以上是按除塵器的主要除塵機(jī)理進(jìn)行分類，但在實(shí)際的除塵器中，為了提高除塵效率，往往采用多種除塵機(jī)理。此外，還按除塵器是否用水而分為干式除塵器與濕式除塵器兩類。此外，還有一類叫做聲波除塵器，高頻聲壓波會(huì)引起顆粒強(qiáng)烈振動(dòng)、碰撞并結(jié)合在一起，波除塵器可用于沉降

36、室或旋風(fēng)分離器中以加速液體或固體顆粒的分離。3除塵裝置的選擇和組合作為除塵器的性能指標(biāo)，通常有下列六項(xiàng)：含塵氣體的處理量、除塵效率、壓力損失、設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用、占地面積及設(shè)備可靠性和使用壽命等。前三者屬于技術(shù)性指標(biāo)，后三項(xiàng)屬于經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。設(shè)計(jì)或選用除塵器時(shí)，要綜合這些指標(biāo)，但是不可能使每一項(xiàng)都達(dá)到。在選擇除塵器時(shí)，要根據(jù)氣體污染源的具體要求來選擇除塵方案和除塵裝置。根據(jù)含塵氣體的特性，可以從以下幾方面考慮除塵裝置的選擇和組合。若塵粒粒徑較小，幾微米以下粒徑占多數(shù)時(shí)，應(yīng)選用濕式、過濾式或電除塵式等；若粒徑較大時(shí)，以10m以上粒徑占多數(shù)時(shí)，可用機(jī)械除塵器。若氣體含塵濃度較高時(shí)，可用機(jī)械除塵；若含塵

37、濃度低時(shí)，可采用文丘里洗滌器；若氣體的進(jìn)口含塵濃度較高，而又要求氣體出口的含塵濃度低時(shí)，則可采用多級(jí)除塵器串聯(lián)的組合方式除塵，現(xiàn)用機(jī)械式除塵器除去較大的塵粒，再用電除塵或過濾式除塵器等，去除較小粒徑的塵粒。對(duì)于黏附性強(qiáng)的塵粒，最好采用濕式除塵器，不宜采用過濾式除塵器也不宜采用靜電除塵器。如采用電除塵器，塵粒的電阻率應(yīng)在1041011m范圍內(nèi)。另外，電除塵器只適用于500以下的情況。氣體的溫度增高，黏性將增大，流動(dòng)時(shí)的壓力損害增加，除塵效率也會(huì)下降。但溫度太低，低于露點(diǎn)溫度（露點(diǎn)溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度。形象地說，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)

38、溫度。）時(shí)，易有水分凝出，使塵粒易黏附于濾布上造成堵塞。氣體的成分中如含有易燃易爆的氣體時(shí)，應(yīng)先將該氣體去除后再除塵?？傊?，除塵設(shè)備的選擇應(yīng)綜合考慮大氣環(huán)境質(zhì)量要求、排放標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備性能效率、塵的特性等方面因素，合理的選擇出即經(jīng)濟(jì)又有效的除塵裝置?；U氣污染控制授課方式：講課教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解環(huán)境、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境保護(hù)的相關(guān)概念，及當(dāng)前世界環(huán)境問題的嚴(yán)峻形勢(shì)，進(jìn)而明確環(huán)境保護(hù)的重大意義。教學(xué)重點(diǎn)：1 環(huán)境與環(huán)境科學(xué)的定義、研究目的、對(duì)像及任務(wù)等； 2 當(dāng)前世界環(huán)境的主要問題及其發(fā)展前景。教學(xué)難點(diǎn)：環(huán)境污染及其對(duì)人體的危害。教學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)授課內(nèi)容：第三節(jié) 氣態(tài)污染物的治理技術(shù)（35分鐘）化學(xué)工

39、業(yè)所排放廢氣中的主要?dú)鈶B(tài)污染物有二氧化硫、氮氧化物，氟化物及各種有機(jī)氣體等。目前處理氣態(tài)污染物的主要方法有吸收、吸附、催化轉(zhuǎn)化、冷凝和燃燒等。一、吸收法 1原理及分類吸收：是利用氣體混合物中不同組分在吸收劑中的溶解度的不同，或者與吸收劑發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，從而將有害組分從氣流中分離出來的過程。例如從工業(yè)廢氣中去除二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、硫化氫（H2S）以及氟化氫（HF）等有害氣體。吸收法操作簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、適用性強(qiáng)。分類：氣體吸收可分為物理吸收和化學(xué)吸收。（1）物理吸收：溶解的氣體與溶劑或溶劑中的某種成分之間不產(chǎn)生明顯的化學(xué)反應(yīng)的吸收過程，僅僅是被吸收的氣體組分溶解于液體的過程

40、。例如用水吸收醇類和酮類物質(zhì)。（2）化學(xué)吸收：溶解的氣體與溶劑或與溶劑中的某種成分產(chǎn)生明顯的化學(xué)反應(yīng)的吸收過程。反應(yīng)速度快，物質(zhì)發(fā)生變化。從廢氣中去除氣態(tài)污染物多用化學(xué)吸收法。例如用堿液吸收煙氣中的SO2，用水吸收NOX等。在溶劑中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有可逆和不可逆之分。吸收效率的大小取決于溶劑中有效組分和氣體的濃度、溶質(zhì)和溶劑的反應(yīng)速率，以及體系的溫度和壓力。因此化學(xué)吸收比較復(fù)雜，涉及往往借助于中間試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室數(shù)據(jù)。2吸收液在吸收法中，選擇合適的吸收液至關(guān)重要，是處理效果好壞的關(guān)鍵。有化學(xué)反應(yīng)的吸收和單純的物理吸收相比，前者吸收速率較大。（1）吸收液的選擇應(yīng)考慮以下因素：對(duì)有害組分的溶解度盡量大

41、，而對(duì)其余組分應(yīng)盡量??；其蒸氣壓應(yīng)盡量低，減少其蒸發(fā)損失；不采用腐蝕性介質(zhì)；黏度要低，比熱容不大，不起泡；盡可能無毒、難燃，化學(xué)穩(wěn)定性好，冰點(diǎn)要低；來源充足，價(jià)格低廉，易再生重復(fù)使用；使用中有利于有害組分的回收利用。（2）用于吸收氣態(tài)污染物質(zhì)的吸收液有下列幾種：a.水，用于吸收易溶的有害氣體，當(dāng)廢氣中有害物質(zhì)含量很低時(shí)，水的吸收效率很低。b.堿性吸收液，用于吸收那些能夠和堿起化學(xué)反應(yīng)的有害酸性氣體，如SO2、NOX、H2S、等。常用的堿吸收液有：氫氧化鈉、氫氧化鈣、氨水等。c.酸性吸收液，可以增加有害氣體在稀酸中的溶解度或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）氣體能夠在稀硝酸中溶

42、解，而且其溶解度比在水中高得多。d.有機(jī)吸收液，用于有機(jī)廢氣的吸收，如洗油、聚乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺都可作為吸收液，并能夠去除一部分酸性氣體，如H2S、CO2等。3吸收塔吸收法中所用的吸收設(shè)備主要作用是使氣液兩相充分接觸，以便很好的進(jìn)行傳遞；提供大的接觸面積，接觸界面易于更新，最大限度的減少阻力和增大推動(dòng)力。吸收裝置主要是塔式容器，應(yīng)滿足下列基本要求：氣液接觸面大，接觸時(shí)間長(zhǎng)；氣液之間擾動(dòng)強(qiáng)烈，吸收效率高；流動(dòng)阻力小，工作穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，投資和運(yùn)行維修費(fèi)用低；具有抗腐蝕和防堵塞能力。常用的吸收裝置有填料塔、板式塔、噴淋塔、湍流塔、和文丘里吸收器等。（1）填料塔填料塔的基本型式如圖4

43、19所示，填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒（如上圖所示），底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。吸收劑從塔頂經(jīng)液體分布器均勻地噴淋到填料上，并沿填料表面流下，從塔底排除。廢氣從塔底送入，與吸收劑在填料層內(nèi)充分接觸，廢氣中污染物濃度逐漸降低。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料種類很多，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形、波紋填料等，通常采用陶瓷、塑料、金屬等材料。填料塔直徑一般不超過800mm，空塔氣速一般為0.31.5m/s，單層填料層高度在35m之下，壓降通常為400600Pa/m，液氣比

44、為0.52.0kg/kg，液體噴淋密度在10m3/(hm2)以上。填料塔由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣液接觸效果好，壓降較小而被廣泛應(yīng)用。不足之處是填料容易堵塞、損失大，檢修不方便。 （2）板式塔板式塔內(nèi)裝有若干層塔板，吸收液自塔頂向下流動(dòng)，并在塔板上保持一定厚度的液層，氣體從塔底向上逐級(jí)穿過塔板，以鼓泡狀態(tài)或噴射狀態(tài)與液體相互接觸，進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱及化學(xué)反應(yīng)，如圖420所示。塔板的結(jié)構(gòu)形式有多種，如孔板、篩板、錯(cuò)流式、穿流式、氣液并流式（氣、液同方向流動(dòng)）等，板上設(shè)有溢流堰，以保持約30mm厚度的液層。操作中合適的氣液比例非常重要，氣量過大，則氣速過高，穿過篩孔時(shí)會(huì)以連續(xù)相通過塔板液層，吸收效率降低；氣量過

45、小或液流量過大，會(huì)導(dǎo)致液體從篩孔泄漏，降低吸收效率。篩孔孔徑一般為38mm，開孔率為515，空塔氣速為1025m/s，穿孔氣速約為4.512.8m/s，每層塔板的壓降約為8002000Pa。與填料塔相比，板式塔空塔速度較高，處理能力大，但壓降損失也較大。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣體處理量大，缺點(diǎn)是安裝要求嚴(yán)格、氣量急劇變化時(shí)不能操作、壓力損失較大。（3）噴淋塔噴淋塔內(nèi)既無填料也無塔板，又稱為空心吸收塔。液體由塔頂進(jìn)入，經(jīng)過安裝在塔內(nèi)各處的噴嘴，被噴成霧狀或雨滴狀。而氣體由塔底部進(jìn)入，在上升過程中與吸收液充分接觸，使液體吸收氣體中的污染物，而吸收后的吸收液由塔底流出，凈化后的氣體由塔頂流出?；拘褪饺鐖D

46、4-12（a）所示。噴淋塔空塔氣速一般為為1.56m/s，塔內(nèi)壓降為250500Pa，液氣比較小，適用于極快或快速反應(yīng)的化學(xué)吸收過程。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓降低，不易堵塞，氣體處理能力較大，投資費(fèi)用低；但占地面積大，效率較低，常用于規(guī)模較大的鍋爐煙氣濕法脫硫以及作預(yù)冷卻器。二、吸附法1原理及分類吸附是一種固體表面現(xiàn)象。它是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分，在固體吸附劑表面，在分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到分離的目的。將具有吸附作用的固體物質(zhì)稱為吸附劑，被吸收的物質(zhì)被稱為吸附質(zhì)。吸附法具有分離效率高、能回收有效組分、設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

47、控制等優(yōu)點(diǎn)，而在處理氣態(tài)污染物領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。根據(jù)吸附過程中吸附劑和吸附質(zhì)之間作用力的不同，可將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是由固體吸附劑分子與氣體分子間的靜電力或范德華力引起的，兩者之間不發(fā)生化學(xué)作用，是一種可逆過程?；瘜W(xué)吸附是由于固體表面與被吸附分子間的化學(xué)鍵力所引起，兩者之間結(jié)合牢固，不易脫附。該吸附需要一定的活化能，故又稱活化吸附。物理吸附的特點(diǎn)：吸附劑與吸附質(zhì)之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；吸附過程進(jìn)行較快，參與吸附的各相之間迅速達(dá)到平衡；物理吸附是一種放熱過程，相當(dāng)于被吸附氣體的升華熱，一般為20KJ/mol左右；吸熱過程可逆，無選擇性?；瘜W(xué)吸附的特點(diǎn)：吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

48、，并在吸附劑表面生成一種化合物；化學(xué)吸附過程一般進(jìn)行緩慢，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡；化學(xué)吸附也是一種放熱過程，但比物理吸附熱大得多，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在84417KJ/mol之間；具有選擇性，常常是不可逆的。在實(shí)際吸附過程中，物理吸附與化學(xué)吸附往往同時(shí)發(fā)生，但以某一種吸附為主。在低溫下，主要是物理吸附，而在較高的溫度下，就可能轉(zhuǎn)為化學(xué)吸附為主。吸附過程：吸附的全過程可分為外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散、吸附和脫附四個(gè)過程。外擴(kuò)散過程是吸附劑外圍空間的氣體吸附質(zhì)分子擴(kuò)散到吸附劑表面的過程，是吸附全過程的第一步；內(nèi)擴(kuò)散過程是吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附劑微孔中并擴(kuò)散到內(nèi)表面的過程；吸附過程是經(jīng)過外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散到達(dá)吸附劑

49、內(nèi)表面的吸附質(zhì)分子被吸附在內(nèi)表面的過程；脫附過程是部分被吸附的分子離開吸附劑的內(nèi)表面和外表面，并反擴(kuò)散到氣相主體的過程。吸附劑再生：當(dāng)吸附速度和脫附速度相等時(shí)，就達(dá)到了吸附平衡。此時(shí)，被吸附物質(zhì)的量不再增加，可以認(rèn)為吸附劑失去了吸附能力。為使吸附劑恢復(fù)吸附能力，必須使吸附質(zhì)從吸附劑上解脫下來，這種過程稱為吸附劑的再生。再生的方法一般有：加熱解吸再生（變溫吸附）。等壓下，一般吸附容量隨溫度升高而減少，故可在低溫下吸附，然后在高溫加熱下吹掃脫附；降壓或真空解吸（變壓吸附）。恒溫下，吸附容量隨壓力降低而減少，則可采用加壓吸附，減壓或真空下脫附；溶劑置換再生（變濃度吸附）。對(duì)不飽和烯烴類等某些熱敏性吸

50、附質(zhì)，可以采用親合力較強(qiáng)的解吸溶劑進(jìn)行置換，使吸附質(zhì)脫附，然后加熱，使吸附劑再生。并利用吸附質(zhì)與解吸劑之間的沸點(diǎn)不同，采用蒸餾的方法分離。吸附法的全過程因該包括吸附和吸附再生的全過程。2吸附劑吸附劑的選擇要求：工業(yè)吸附劑應(yīng)具備的條件為：具有巨大內(nèi)表面積、較大的吸附容量的多孔性物質(zhì)；對(duì)不同的氣體分子具有很強(qiáng)的吸附選擇性；吸附快且再生特性良好；具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)酸、堿、水、高溫的適應(yīng)性；用于物理吸附時(shí)要有化學(xué)穩(wěn)定性。價(jià)格低廉，來源廣泛。吸附劑的種類很多，可分為天然和合成吸附劑。常用的固體吸附劑有骨炭、硅膠、礬土（氧化鋁）、沸石、焦炭和活性炭等。（1）活性炭?；钚蕴渴浅Ｓ玫奈絼?。是由煤、石油焦

51、、木材、果殼等各種含炭物質(zhì)，在低于773K溫度下炭化后再用水蒸氣進(jìn)行活化處理得到。它的顆粒形狀有柱狀、球狀、粉末狀等。由于活性炭的疏水性，主要用于吸附濕空氣中的有機(jī)溶劑、惡臭物質(zhì)，以及煙氣中的S02、NOx或其它有害氣體。具有比表面積大、吸附及脫附快，性能穩(wěn)定，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但具有可燃性，使用溫度一般不超過200。（2）硅膠。硅膠是將硅酸鈉溶液（水玻璃）用酸處理后得到硅酸凝膠，再經(jīng)水洗、干燥脫水制得的堅(jiān)硬多孔的粒狀無晶形氧化硅。硅膠具有很強(qiáng)的親水性，它吸附的水分量可達(dá)自身質(zhì)量的50，吸濕后吸附能力下降，因此常用于含濕量較高氣體的干燥脫水、烴類氣體回收，以及吸附干燥后的有害廢氣。（3）活性氧化鋁

52、。活性氧化鋁是由氧化鋁的水合物在嚴(yán)格控制的升溫條件下，加熱脫水便制成多孔結(jié)構(gòu)的活性氧化鋁，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度?？捎糜跉怏w和液體的干燥，石油氣的濃縮、脫硫、脫氫，以及含氟廢氣的治理。（4）分子篩。分子篩是一種人工合成沸石，具有立方晶體的硅酸鹽，屬于離子型吸附劑。因其孔徑整齊均勻，內(nèi)表面積大，吸附能力較強(qiáng)。因分子篩能選擇性地吸附直徑小于某個(gè)尺寸的分子，因此有很強(qiáng)的吸附選擇性。分子篩被廣泛的用于廢氣治理中的脫硫、脫氮、含汞蒸氣凈化及其他有害氣體的吸附。通常，污染物分子較小的選用分子篩，分子較大應(yīng)選用活性炭或硅膠；對(duì)無機(jī)污染物宜用活性氧化鋁或硅膠，對(duì)有機(jī)蒸氣或非極性分子則用活性炭。3吸附設(shè)備用于凈化氣

53、態(tài)污染物的吸附設(shè)備，與廢水處理中的設(shè)備相同，可分為固定床、移動(dòng)床和流化床三種。 （1）固定床吸附器 固定床吸附器分為立式、臥式兩種。還可按照吸附器的形狀分為方形、圓形。固定床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，使用歷史最長(zhǎng)，應(yīng)用最廣。立式固定床吸附器如圖423所示，多為圓柱形立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置格板或孔板，其上放置吸附劑顆粒，吸附劑固定不動(dòng)。廢氣由格板之下通入，向上從顆粒層穿過，凈化后的氣體由吸附器上部排出。立式固定床適用濃度高、氣體量小的廢氣，對(duì)于濃度低、氣體量大的廢氣可采用臥式固定床。如果只有一臺(tái)吸附器，需經(jīng)吸附脫附干燥冷卻的循環(huán)，吸附間歇進(jìn)行。一般可采用兩臺(tái)或更多的固定床輪換進(jìn)行吸附與再生操作，當(dāng)一臺(tái)吸附器正

54、在進(jìn)行吸附時(shí)，另一臺(tái)同時(shí)進(jìn)行脫附、干燥與冷卻。（2）移動(dòng)床吸附器 吸附劑由塔頂進(jìn)入吸附器，依次經(jīng)過吸附段、精餾段、解吸段，進(jìn)入塔底的卸料裝置，并以一定的流速排出，然后由升揚(yáng)鼓風(fēng)機(jī)輸送至塔頂，再進(jìn)入吸附器，重新開始上述的吸附循環(huán)。固體吸附劑由上向下移動(dòng)，而需凈化的氣體從吸附段底部進(jìn)入，由下向上流動(dòng)，逆流接觸后，從吸附段的頂部排出。移動(dòng)床吸附器的特點(diǎn)是：處理器量大；適用于穩(wěn)定、連續(xù)、量大的氣體凈化；吸附和脫附連續(xù)完成，吸附劑可以循環(huán)使用；動(dòng)力和熱量消耗大，吸附劑磨損大。（3）流化床吸附器 當(dāng)氣體已很小的流速從下向上穿過吸附劑床層時(shí)，固體顆粒靜止不動(dòng)。隨著氣體流速的逐漸增大，固體顆粒會(huì)慢慢的松動(dòng)，但

55、仍然保持互相接觸，床層高度也沒有明顯變化，這種情況便是固定床操作。隨著氣速的繼續(xù)增大，顆粒作一定程度的移動(dòng)，床層膨脹，高度增加，稱為臨界流化態(tài)。當(dāng)氣速大于臨界氣速時(shí)，顆粒便懸浮于氣體之中，并上下浮沉，這便是流化狀態(tài)。流化床吸附器全塔分為吸附部分和再生部分。上段為吸附部分，廢氣從管口以一定的速度進(jìn)入錐體，氣體通過篩板向上流動(dòng)，將吸附劑吹氣，在吸附階段完成吸附過程。吸附后氣體進(jìn)入擴(kuò)大段，由于氣體流速減低，固體吸附劑又回到吸附段，而凈化后的氣體從出口排出。下段為再生部分，用熱氣流進(jìn)行加熱再生，再生后的吸附劑用空氣提升至吸附塔頂進(jìn)行循環(huán)使用。 當(dāng)使用一個(gè)床層不能達(dá)到凈化要求時(shí)，可以使用多床層來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)

56、點(diǎn)是可處理大氣量廢氣、流化床體積較小、吸附和再生工藝連續(xù)進(jìn)行；缺點(diǎn)是碳粒徑機(jī)械磨損造成吸附劑損失。三、催化凈化方法1. 原理及分類催化凈化是在催化劑作用下，將廢氣中氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)排放，或者轉(zhuǎn)化成其他更易除去的物質(zhì)的凈化方法。這種方法可直接將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的物質(zhì)，可以避免二次污染，而且簡(jiǎn)化操作過程。能夠用催化法進(jìn)化的氣態(tài)污染物有SO2、H2S、HC（碳?xì)浠衔铮?、CO、苯、甲苯和NOx等。催化轉(zhuǎn)化法有催化氧化法和催化還原法兩種。催化氧化法是使有害氣體在催化劑的作用下，與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無害氣體的方法。如廢氣中的SO2在催化劑(V2O5)作用下可氧化為SO3，用水吸收變

57、成硫酸而回收，再如各種含烴類、惡臭物的有機(jī)化合物的廢氣均可通過催化燃燒的氧化過程分解為H2O與CO2向外排放。催化還原法是使有害氣體在催化劑的作用下，與還原性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無害氣體的方法。如廢氣中的NOx在催化劑(銅鉻) 作用下與NH3反應(yīng)生成無害氣體N2和H2O。催化轉(zhuǎn)化法等具有效率高，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。這種方法的關(guān)鍵是選用合適的催化劑。缺點(diǎn)是催化劑價(jià)格較高，氣體的預(yù)熱需要一定的額外的能量，增加了燃料的耗費(fèi)2. 催化劑催化劑(或稱觸媒)是指能夠改變化學(xué)反應(yīng)速度和方向而本身又不參與反應(yīng)的物質(zhì)。在廢氣凈化中，一般使用固體催化劑，它主要由活性組分、助催化劑及載體組成?；钚越M分是催化劑的主體

58、，是起催化作用的最主要組分，要求活性高且化學(xué)惰性大。金屬以及他們的氧化物等常用作氣體凈化催化劑，如鉑(Pt)、鈀(Pd)，釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu），鋅（Zn）等。根據(jù)活性組分不同，催化劑可分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。兩大類。助催化劑雖然本身無催化作用，但它與活性組分共存時(shí)卻可以提高活性組分的活性、選擇性，穩(wěn)定性和壽命。固體催化劑表面一般只有20-30nm的催化劑能起催化作用，為節(jié)約催化劑，提高催化劑的活性、穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，通常把催化劑附載在有一定比表面積的惰性物質(zhì)上，這種惰性支承物就稱為載體。常用的載體有氧化鋁、硅藻土、鐵礬土、氧

59、化硅、分子篩、活性碳和金屬絲等，其形狀有粒狀、片狀、柱狀、蜂窩狀等。例如，SO2催化氧化為SO3時(shí)，催化劑的活性組分是V2O5，載體用SiO2，并加入助催化劑K2SO4或Na2O以提高催化劑的活性。催化劑活性會(huì)隨著使用時(shí)間增加而緩慢下降，即壽命縮短，主要原因有：高溫下長(zhǎng)期使用的催化劑，使活性中心被粉塵覆蓋或碳沉積使催化劑表面被沾污，減少催化劑的比表面積而使活性下降；由于存在少量或微量的、來源于催化劑生產(chǎn)過程中、廢氣中以及反應(yīng)中的某些外來雜質(zhì)，如砷(As)、硫、鉛等，它們與活性中心有較強(qiáng)的親和力，結(jié)合生成絡(luò)合物不再分解，則使催化劑的活性和選擇性迅速下降而產(chǎn)生中毒現(xiàn)象；由于腐蝕、磨損、蒸發(fā)等導(dǎo)致活

60、性組分損耗也使催化劑活性緩慢下降。應(yīng)采取針對(duì)措施避免催化劑活性迅速下降，盡可能延長(zhǎng)其使用壽命。3. 催化轉(zhuǎn)化裝置常用的氣固催化裝置有固定床和流化床兩類催化反應(yīng)器。固定床是凈化氣態(tài)污染物的主要催化反應(yīng)器，其基本形式如圖4-26所示。反應(yīng)器圓筒下部裝有孔板，孔板和催化劑層上部各鋪厚20300mm的石英砂，上層石英砂可以避免氣流直接沖擊摧化劑，下層石英砂防止細(xì)小催化劑被氣流攜帶。預(yù)熱后的氣體從反應(yīng)器頂部進(jìn)入，經(jīng)均氣板均勻通過床層進(jìn)行反應(yīng)后由底部引出。由于反應(yīng)器內(nèi)沒有熱交換裝置，除了筒壁的散熱，筒體與外界無熱交換，故稱絕熱反應(yīng)器。它適用于反應(yīng)過程熱效應(yīng)小、允許溫度波動(dòng)大的反應(yīng)體系。一般廢氣中氣態(tài)污染物